Обновлено: 14 марта 2026 г.

Расчёт акустических систем онлайн

Неправильно рассчитанный корпус превращает качественный динамик в источник гудения или лишает его баса совсем. Расчёт акустических систем – не интуитивный процесс: даже опытные мастера считают объём и настройку фазоинвертора по формулам, а не на глаз.

Параметры Тиля–Смолла: что нужно знать до расчёта

Любой расчёт акустической системы начинается с параметров Тиля–Смолла (Thiele–Small, T/S). Это набор характеристик динамика, которые описывают, как он поведёт себя в корпусе.

Ключевые параметры:

• Fs – резонансная частота динамика в свободном воздухе (Гц). Определяет нижнюю границу рабочего диапазона.
• Qts – полная добротность. Значения до 0,4 – динамик для фазоинвертора, 0,4–0,7 – для закрытого ящика, выше 0,7 – для акустического оформления «бесконечный экран» или открытого ящика.
• Vas – эквивалентный объём воздуха (литры). Показывает, насколько «мягок» подвес: большой Vas означает, что динамику нужен большой корпус.
• Xmax – максимальный линейный ход диффузора (мм). Определяет максимальную мощность без искажений.
• Sd – площадь диффузора (см²). Нужна для расчёта звукового давления.
• SPL (1 Вт/1 м) – чувствительность в децибелах. Каждые +3 дБ удваивают громкость при той же мощности.

Параметры берут из технического листа производителя. Если datasheet недоступен, их измеряют методом добавленной массы или по смещению резонансной частоты с известным объёмом.

Типы акустического оформления и их расчёт

Закрытый ящик (Closed Box, CB)

Самое простое оформление. Динамик работает на замкнутый объём воздуха, который выполняет роль дополнительной акустической пружины. Спад АЧХ – 12 дБ на октаву ниже частоты среза.

Целевая добротность системы Qtc = 0,707 (выравнивание Баттерворта) даёт ровную АЧХ. Формула расчёта объёма:

Vb = Vas / ((Qtc / Qts)² − 1)

Пример. Динамик с Qts = 0,45 и Vas = 30 л:

Vb = 30 / ((0,707 / 0,45)² − 1) = 30 / (2,47 − 1) = 30 / 1,47 ≈ 20,4 л

Новая резонансная частота системы:

Fc = Fs × (Qtc / Qts)

При Qts = 0,45, Fs = 45 Гц и Qtc = 0,707:

Fc = 45 × (0,707 / 0,45) ≈ 70,7 Гц

Если хочется более глубокого баса за счёт лёгкого подъёма АЧХ (для автомобильного звука), берут Qtc = 0,9–1,0 – объём при этом уменьшается примерно вдвое.

Фазоинвертор (Bass Reflex, BR)

Корпус с портом (трубой или щелью), настроенным на частоту Fb. Ниже Fb порт не работает, и спад АЧХ составляет уже 24 дБ/октаву – бас обрывается резче, чем у закрытого ящика.

Оптимальный объём по выравниванию B4 (четвёртый порядок Баттерворта):

Vb = 20 × Qts³·³ × Vas
Fb = Fs × (Vas / Vb)⁰·⁴⁴

Пример. Динамик с Qts = 0,35, Fs = 38 Гц, Vas = 60 л:

Vb = 20 × 0,35³·³ × 60 ≈ 20 × 0,0373 × 60 ≈ 44,8 л
Fb = 38 × (60 / 44,8)⁰·⁴⁴ ≈ 38 × 1,13 ≈ 43 Гц

Расчёт порта фазоинвертора

Зная объём ящика и целевую частоту настройки, рассчитывают длину круглого порта по формуле:

Lv = (23562,5 × d² × n) / (Fb² × Vb) − 0,732 × d

Где:

• d – диаметр порта, см
• n – количество портов
• Fb – частота настройки, Гц
• Vb – объём корпуса, л
• Lv – длина порта, см

Скорость воздуха в порту при максимальной мощности не должна превышать 15–20 м/с, иначе возникает «хлопанье» (port noise). Проверочная формула:

v = (2π × Fb × Xmax × Sd) / (n × π × (d/2)²)

Если скорость выходит за предел, увеличивают диаметр или количество портов.

Калькулятор акустических систем

Калькулятор рассчитывает параметры для трёх типов оформления: закрытый ящик, фазоинвертор и пассивный радиатор. Входные данные – параметры Тиля–Смолла из datasheet динамика (Fs, Qts, Vas, Xmax, Sd). Для фазоинвертора дополнительно задают диаметр и количество портов.

Результат включает: рекомендуемый объём корпуса, частоту настройки Fb, расчётную длину порта, новую добротность системы, расчётный ход диффузора при заданной мощности и предупреждение при превышении Xmax. Для закрытого ящика – кривая АЧХ с указанием частоты −3 дБ.

Расчёт носит теоретический характер. Реальные характеристики зависят от точности параметров T/S и особенностей конкретного экземпляра динамика.

Как рассчитать кроссовер между полосами?

Кроссовер делит сигнал между низкочастотным и высокочастотным (или среднечастотным) динамиками. Неправильная частота раздела портит фазовую согласованность и создаёт провалы или горбы в АЧХ на точке стыка.

Частота раздела (Fc) выбирается по трём критериям:

1. НЧ-динамик не должен работать выше своего поршневого диапазона (~0,5 × (c / π / Rд)), где Rд – радиус диффузора.
2. ВЧ-динамик (пищалка) должна выдерживать частоту без теплового пробоя катушки – большинство пищалок безопасны от 2 500–3 000 Гц и выше.
3. Оба динамика должны быть согласованы по фазе и уровню на частоте раздела.

Номиналы фильтра первого порядка (6 дБ/октаву):

Для НЧ (индуктивность):

L = Z / (2π × Fc)

Для ВЧ (ёмкость):

C = 1 / (2π × Fc × Z)

Где Z – номинальный импеданс динамика (4 или 8 Ом).

Пример. Fc = 3 000 Гц, Z = 8 Ом:

L = 8 / (6,283 × 3000) ≈ 0,424 мГн
C = 1 / (6,283 × 3000 × 8) ≈ 6,6 мкФ

Фильтры второго порядка (12 дБ/октаву) дают лучшую защиту пищалки, но требуют точной согласовки фазы – сдвиг 180° на частоте раздела устраняют переполюсовкой ВЧ-динамика.

Акустика помещения: расчёт времени реверберации

Для домашних и студийных систем важен не только расчёт корпуса, но и акустика комнаты. Время реверберации RT60 – время, за которое уровень звука спадает на 60 дБ после выключения источника.

Формула Сэйбина:

RT60 = 0,161 × V / A

Где:

• V – объём помещения, м³
• A – суммарная единица поглощения (сумма площадей поверхностей, умноженных на их коэффициент поглощения)

Для жилой комнаты 20 м² с потолком 2,7 м (V = 54 м³) с мягкой мебелью типичное RT60 составляет 0,4–0,6 с. Рекомендуемое RT60 для домашнего кино – 0,3–0,4 с, для студии записи – 0,2–0,3 с.

Коэффициенты поглощения некоторых материалов (на 1 000 Гц):

Типичные ошибки при расчёте

Игнорирование внутреннего объёма. Порт, рёбра жёсткости и объём диффузора вычитают из расчётного объёма ящика. Для ящика 15 литров поправка может достигать 2–3 литров – это 15–20% погрешности.

Использование параметров «средних» динамиков. Параметры T/S варьируются от экземпляра к экземпляру в пределах 10–15%. Для серьёзных проектов динамики измеряют перед расчётом.

Расчёт без учёта прогрева. После 10–20 часов работы подвес разрабатывается, и Fs снижается на 5–15%. Пересчитайте корпус после приработки динамика, если планируете точную настройку.

Слишком длинный порт. Расчётная длина свыше 30–35 см при стандартном диаметре 5–8 см приводит к «гармонической» трубной резонансной частоте внутри рабочего диапазона – слышен характерный призвук. Решение: увеличить диаметр или использовать два коротких порта.

Пренебрежение демпфирующим материалом. Вата, синтепон или акустический поролон внутри ящика увеличивают «эффективный» объём закрытого ящика на 15–20%, замедляя скорость звука. Для фазоинвертора материал кладут только на стенки, не перекрывая порт.

Расчёт акустической системы – итерационный процесс: считаете теоретический оптимум, строите корпус, измеряете реальную АЧХ и при необходимости корректируете объём или настройку порта. Начинайте с параметров T/S и выбора оформления под характер вашего динамика – и калькулятор выше даст отправную точку для первой итерации.